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¿Es la evaporación un tipo de transición de fase?

Cuando el líquido se calienta a una temperatura crítica, $T_{c}$, que empieza a hervir y la conversión a gas. En la mecánica estadística, aprendemos que es una fase de transición. Estudiamos todas las propiedades cerca de la temperatura crítica, tales como los exponentes críticos.

Sin embargo, la evaporación puede ocurrir a todos los de la temperatura, la conversión de la fase líquida a la fase de gas. Así que, me pregunto si la evaporación puede ser considerado como la fase de transición aunque parece que no tiene punto crítico.

Gracias.

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Mikhail M Puntos 24

Debemos ser un poco cuidadoso para distinguir los diferentes escenarios.

La fase de límite normalmente se habla cuando hablamos de la de ebullición del agua es el punto de equilibrio entre el (puro) de agua líquida y (puro) de agua en forma gaseosa. Para esta transición, hay un punto crítico en algunos $\left(P_c, T_c\right)$, conectado a una línea de primer orden de las transiciones de fase $T_{boil}\left(P\right)$.

Por otro lado, la situación con la evaporación a temperatura ambiente no es el de la conversión entre agua líquida y gaseosa del agua - de hecho, desde el diagrama de fase, ya sabemos que el estado de equilibrio para el agua pura es un líquido a esta temperatura y presión. Si hubiéramos encerrado en una caja llena de agua y nada más, con un pistón de tal manera que se siente la presión atmosférica, sería un líquido.

Si tengo un vaso de agua en mi cocina, sin embargo, no es un sistema compuesto puramente de agua - ahora el sistema está compuesto de agua y aire. Vamos a idealizar el aire como un solo tipo de molécula, aunque tiene muchos. Ahora tenemos tres variables de estado - presión, la temperatura y la concentración de agua. Ya tenemos un sistema de dos componentes, de Gibbs de la' fase de la regla nos dice que podemos tener dos fases que coexisten en un rango de presiones y temperaturas.

Podemos hacernos una idea de lo que estas dos fases están considerando un simple modelo de coexistencia de fases - por ejemplo, algo así como dos tipos de átomos moviéndose en un enrejado, con algún tipo de interacción haciendo que los átomos prefieren estar al lado de los átomos del mismo tipo. La conclusión de este tipo de análisis es que podemos tener la coexistencia entre una fase que está compuesto principalmente de agua con una pequeña cantidad de aire disuelto, y en una fase que es en su mayoría con aire con una pequeña cantidad de agua disuelta. (Ver, por ejemplo, Jones para este cálculo).

Por lo tanto, llegamos a la conclusión de que el estado de equilibrio en mi cocina es un vaso de agua con un poco de aire disuelto en ella, y en un cuarto lleno de aire con un poco de agua disuelto en ella. Estas dos fases tienen la misma energía libre a esta presión y la temperatura, de modo que pueden coexistir, y de la cantidad relativa de cada uno está determinado por la conservación de la masa (si se me empezó a salir con más agua en la habitación antes de equilibrar, voy a terminar con un grande de agua rica en fase.)

La costumbre de evaporación situación se produce porque estamos no en equilibrio, y la concentración de agua en el aire está por debajo de su valor de equilibrio. Así que no es una fase de transición, por lo tanto como un sistema fuera del equilibrio en movimiento hacia el equilibrio, como el comentario por Samuel Weir señaló.

Por cierto, mezcla binaria modelos también pueden tener transiciones de fase y un punto crítico. Pero creo que esto no es relevante aquí.

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